虹吸雨水总结.docx

虹吸雨水系统技术总结一、虹吸雨水系统简介1. 国内发展历史简介虹吸有压流雨水排水系统在中国起源于七十年代，由北京清华大学牵头，联合北京 各大设计院的专家一起开始对有压流屋面雨水系统进行专题研究，组建了国内最早的有 压流雨水实验室经过大量的考察，总结国内外的先进经验和工程实践，在九十年代取 得突破性进展，并在首都机场四机位机库实现了第一次工程实用经过十余年的实践，虹吸有压流雨水排水系统在国内已经发展的更为成熟并得到了 广泛使用，目前已开发出数十种规格及材质的有压流雨水斗；包括HDPE高密度聚乙烯、 不锈钢、离心球墨铸铁等材质的管材和管件也陆续应用到虹吸有压流雨水排水系统中2. 系统原理及与传统雨水系统的对比虹吸有压流屋面雨水排水系统广泛适用于场馆、大型厂房、飞机库等具有不同形状 大面积屋面的工业和民用建筑它根据伯努力定律，采用特制的雨水斗，配合精确的计 算，在设计状态下，使雨水斗保持一定的斗前水深，使系统呈现单相流状态充分利用 了屋面与地面之间的高度差形成压差，造成虹吸效应，抽吸屋面雨水，使水在管道内呈 满管流动，使雨水得以快速排泄与传统重力流相比，具有排水速度快，管径小，水平 管道不需作大坡度，立管数量少，安装美观方便等优点；在符合水力计算的条件下，悬 吊管接入雨水斗的数量不受任何限制，节省了大量管材。

3. 原理介绍虹吸有压流原理：虹吸有压流屋面雨水排水系统:, 是利用“伯努利”定律，采取周密的计「 ]] 算，充分利用屋面与地面的高度差产生的能量悬吊管中的负压和立管中 安装示意图 的正压使系统产生虹吸，并在满流状——、 况下快速排泄雨水4.过程图解虹吸的形成过程按管内流体形态共分为以下5个阶段波浪流 Wavy flow虹吸效应还未形成，与普通重力 流没有不同脉动流 Pulsating flow虹吸效应正在形成，管内流态、 流量均呈波动变化，立管内开始出现 局部满管流和负压段拉拔流Plug flow随着流量增加，所有管道内出现 大量的满管段和负压段乳化流 Bubble flow管道内基本为满管流，流体中均匀 分布有大量微小的气泡，气、液两相分 界已不明显满管流 Full bore flow管道内满管流状态稳定，不存在气 体，流量已达到最大，虹吸效应已经形 成5.与传统的屋面重力流排水方式详细对比传统的屋面重力流排水原理是做出屋面结构及管道系统坡度利用雨水自身重量，使 水自然流入屋面上的雨水斗，然后以气、水两相混合的状态依靠重力作用顺着立管而下 由于要留出气体空间，所以管径较大；又由于屋面结构和管道系统必须具有一定的坡度， 所以系统布置会受到很多限制，同时单个重力流系统排水效率低下，如要有效的排水， 需增加雨水斗及相应的排水立管。

这些大量的粗大立管最后出户汇集起来，排入城市雨 水管网传统重力式排水系统有很多立管及埋地管，而虹吸式雨水排水系统用较少立管及埋 地管达到了节省更多的建筑空间和造价的目的，而且其排水速度大大快于前者详细对比示意图：（1）管内流体截面对比传统重力系统 虹吸有压流系统同样过流面积，虹吸有压流系统管道大约只有传统重力系 统管道直径的一半（2）立管数量对比传统重力流一个雨水斗一根立管虹吸压力流多个雨水斗共用一根立管4.5 4.5 4.5（0悬吊管坡度对比传统重力流悬吊管倾斜1 - 3 %悬吊管基本无需放坡(4)总体布置对比及成本对比传统重力流虹吸压力流虹吸雨水斗的泄流量是同口径的普通雨水斗两倍以上，所以只需普通重力流系统一 半左右的雨水斗即可达到与后者相同的排水能力虹吸压力流大量减少了立管和埋地管，不同的建筑物可以节约管材1/2〜2/3不等 同时为建筑物节省了更多的室内空间由于雨水斗和管道的大量减少，所以与之配套的土方、精装修等施工量也会大幅减 少二、虹吸雨水系统在国家游泳中心的安装与应用1.项目简介国家游泳中心是08北京奥运会游泳项目主赛馆，两个主要奥运场馆之一，作为彰 显国家实力和人文精神的建筑代表，建筑风格大胆新颖，精致巧妙。

采用了新型延性多 面体空间钢框架结构、超大面积的膜结构，使其看起来像是一个由无数晶莹剔透的水滴 组成的立方体，突出了 “水”这个主题，水立方美名也由此而来与之配套的是广泛采新型延性多面体空间不规则钢框架结构国家游泳中心示范工程应用成果评审资料__ 用最新技术的机电系统水立方有一个面积达33000皿的平屋 面和一个巨大的占建筑物总体积2/3的比 赛大厅，普通重力流雨水系统根本无法在 不破坏建筑效果的前提下实现如此大的平 面屋面的雨水排放功能因此，设计师选 择了虹吸雨水系统国家游泳中心的建筑造型为“充满水 的立方体”，为体现出不同形状的水滴充满 整个空间的感觉，屋面及支撑墙结构由延 性多面体空间不规则钢框架结构构成水滴 的骨架，里外两层平面框架上安装ETFE 膜结构体现出水滴的流动状态这样的建 筑方式，在世界上是首创的，然而，独一 无二的造型同时带来的是前所未有的挑 战水滴的不规则形状决定了平面钢框架 的外形不规则，同时导致作为骨架的空腔钢结构杆件和连接点的空间不规则性、多样性虹吸雨水系统的原理不允许它的管道过多的弯曲和转向，而整个系统恰恰要在如此 复杂和充满不规则杆件的空间内穿插布置如何在这样的条件下固定虹吸雨水管，既保 证满足钢结构、膜结构的技术要求，又不破坏建筑物的整体美感，同时保证我们系统功 能要求和质量要求，成为困扰我们的最大难题。

2.施工技术(1)方案论证没有任何的实例可以借鉴，更没有现成的规范图集指导，所有的一切基本从空白开 始我们的虹吸雨水设计团队提出了一个个管道固定方式，又一个个的在论证中被否决 掉，在杆件上设置固定点？不行，所有的钢结构杆件不允许承受切向荷载，连接杆件的 球结点是管道唯一可以固定的位置；安装辅助钢结构达到规则悬挂的目的？也不行，增 加的重量钢结构根本无法承受钢结构球结点，只有杆件连接区域以外的部分可以用来焊接支吊架经过夜以继日的研究论证，设计团队决 定采用万向节连接抱卡结合紧线器的方式 来制作吊杆，再将吊杆焊接到球结点上的办 法来固定虹吸雨水管道这个方案没有高科 技，也没有任何先进的理念，但是它针对本 工程的实际情况科学合理的解决了施工中所 面临的难题，用最低的成本达到了最好的实用 效果，得到了所有人的肯定国家游泳中心虹吸雨水系统共采用32个子系统，共计6000余米直径DN200〜DN50 不等的不锈钢管将在屋顶上下弦钢结构内穿插布置，以连接屋面的245套雨水斗虹吸管道悬吊节点图大虚线圆圈内为连接万向节的管卡， 小圆圈内为紧线器IL i L i j i」"，I I- I这些系统最长的有|：30 米，在上下弦钢结构数以千计择最为经济合理的来作为，-.过在三维图中逐根管道余米：F计的球时-3i点是:个球!结；中一nAi !]]」」'■管段，最短•的也有60余结点'一件中为这些直管段选 艮苦枯燥烹一「点的研究、的工作。

经■:排除体现所L . _!-溥..有管道及悬吊点的施工图--M— ■■E卜 茎自此，虹吸雨水系统最棘 h =.•/ 十 &手的管道悬吊问题已经被D-决■ - 虹吸雨水系统屋面管道与支架布置图（2） 材料的检测 颜色较深线段为吊索，较浅直线为管道■虹吸雨水系统的管道不仅仅要能够承受 正压，还要求能够承受至少0.8Mpa的负压力， 为了保证奥运工程使用合格的管材，我们不仅 选用知名，手续、资质齐全的产品，还对进场 的管材抽样送检，以检测其耐负压性能流程 如下：1） 联系具备检测资质的真空材料试 验室；2） 由试验室在最不利管径即最大管径管 道中随机截取试验管段；3） 在试验室做真空试验并分阶段记录真 空度和管段变形度，直至达到满足设计要求；4） 由试验室出具检测报告3） 施工流程由于采用特殊悬吊系统，无法先确定吊杆的夹角角度，所以虹吸雨水系统管道安装 流程有别于一般室内雨水管道的地方在于：先安装管道，待每个子系统连接完毕后再按 实际角度安装吊杆因此，需与脚手架密切配合具体如下：段预制虹吸雨水系统技术总结国家游泳中心示范工程应用成果评审资料365①屋面水平管及雨水斗安装a.依据图纸和现场情况选择合理管道路径放线;b.根据所放线搭设支撑脚手架;c.将管道放置在支撑脚手架上并固定牢固;d.依据所放线微调管道和脚手架，保证管道走向和坡度与图纸一致;e.管道焊接;f.再次微调管道;g.焊口钝化处理;h.按图纸要求在管道上安装吊环;i.按照球结点位置调整吊杆长度和角度;j.在球结点上焊接钢板与吊杆连接;k.将雨水斗与下落管焊接，保证管道垂直;l.将该部件放入天沟与球结点预留洞内;m.调整该部件位置与钢结构内水平管预留口连接;n.将雨水斗与天沟底板满焊连接;o.安装下落管支架;p.处理焊口;q.在雨水斗外沿粘接防水材料收口;雨水斗安装支架安装灌水试验管道连接系统保温管道就位下料r.将下落管与水平干管连接。

② 立管安装a. 依据图纸选择合理管道路径放线；b. 将第一节管道依线垂直悬吊；c. 调整管段垂直度，安装立管支架；d. 提升第一节管道提升至适当高度，将第二节管道与其焊接；e. 重复以上步骤直至立管安装到位；f. 处理焊口，调整管道，紧固支架③ 灌水试验与保温三、结论因为采用新颖独特的悬吊方式很好的解决了 虹吸式雨水管道在延性多面体空间不规则钢框架 结构内的生根固定问题，并由此提高了施工效率， 更为以后的工程积累了宝贵的实践经验在机电部乃至项目部的管理、协调和支持下，我们按时完成了虹吸雨水施工计划， 特别是及时跟进配合了钢结构、膜结构的施工进度，取得了预期的效果国家游泳中心虹吸雨水系统经过了一个夏季和一个冬季的考验，已经不打折扣地实 现了屋面排水功能，更加坚定了我们的信心在以后的施工中，我们将继续秉承技术创 新技术创效的宗旨，将先进的科技手段和管理念贯彻落实到每一个细节，而不是停留在 口头上，实现我公司的“安全、质量、工期、功能、成本”五大目标高度协调统一的目 标。